JP6530953B2 - 屋根の吹き飛び防止構造 - Google Patents

Description

本発明は、屋根の吹き飛び防止構造に関する。

従来、建物内に収納された水素ガスボンベからのガス漏れに起因する爆発により引き起こされる爆風によって、コンクリート壁が周囲へ飛散することを防止するために、屋根を吹き飛ばして爆発ガスを上方に放出させる水素ガスボンベ建屋がある（例えば、特許文献１参照）。
また、屋根が爆風によってバラバラになって飛散しないように、建物から屋根全体を爆風で一体的に浮き上がらせる構造とする水素貯蔵建屋がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−２２７２００号公報 特開２００８−０５７１８５号公報

上記特許文献１に記載の水素ガスボンベ建屋では、建屋の外側に屋根が吹き飛ぶ。また、上記特許文献２に記載の水素貯蔵建屋では、建物から屋根全体を浮き上がらせる構成としているため、屋根が建物の周囲へ脱落する。また、屋根全体をバラバラにさせないで一体的に浮き上がらせるために、屋根の強度を大きく設定する必要がある。

本発明は、上記事実を考慮し、簡易な構成により、爆発に伴って屋根が建物の外側へ吹き飛ぶことを防止することを目的とする。

本発明の第１態様の屋根吹き飛び防止構造は、ガス供給設備を貯蔵する建物の上部開口を覆う屋根と、前記屋根の上面から離して前記建物の上部へ架け渡された架け渡し部材と、を有する。

第１態様の屋根吹き飛び防止構造によれば、ガスが何らかの原因で爆発したとき、建物の上部開口へ向かう爆圧で屋根が浮き上がり、浮き上がった屋根は建物の上部へ架け渡された架け渡し部材に当る。
したがって、屋根が建物の外側へ吹き飛ぶことを防止でき、屋根が周囲に脱落することもない。

また、架け渡し部材は屋根の上面から離して架け渡されているため、浮き上がった屋根が架け渡し部材に当るまで、爆圧の一部が、屋根と上部開口の間から放出される（屋根は架け渡し部材に当るまで爆圧の一部を吸収する）。このため、架け渡し部材を屋根の上面に載置する構成と比較すると、架け渡し部材の断面積を小さくするなどして、強度を小さくすることができる。
したがって、簡易な構成で、屋根が建物の外側へ吹き飛ぶことを防止できる。

本発明の第２態様の屋根吹き飛び防止構造は、第１態様の屋根吹き飛び防止構造において、前記屋根は屋根板材を幅方向に並べて構成され、前記架け渡し部材は前記幅方向へ架け渡されている。

第２態様の屋根吹き飛び防止構造によれば、架け渡し部材を屋根板材が並べられた方向へ架け渡すことで、爆圧で屋根板材が浮き上がったとき、壁体の間に架け渡された１つの架け渡し部材に、浮き上がった複数の屋根板材が当たることになる。
このため、少数の架け渡し部材で、屋根板材が建物の外側へ吹き飛ぶことを防止できる。

本発明の第３態様の屋根吹き飛び防止構造は、第１態様又は２態様の屋根吹き飛び防止構造において、前記屋根の上面には、前記架け渡し部材を支持する支持部材の支持部が位置している。

第３態様の屋根吹き飛び防止構造によれば、架け渡し部材の自重の一部が支持部材の支持部に支えられ、架け渡し部材の垂れが抑制される。
また、強風時に架け渡し部材がバタつくことが防止される。

本発明に係る屋根吹き飛び防止構造によれば、簡易な構成により、爆発に伴って屋根が建物の外側へ吹き飛ぶことを防止することができる。

本発明の第１実施形態における屋根吹き飛び防止構造の平面図である。 本発明の第１実施形態における屋根吹き飛び防止構造を正面からみた立断面図である。 本発明の第１実施形態における屋根吹き飛び防止構造を側面からみた立断面図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態における屋根吹き飛び防止構造の架け渡し部材を示す部分立断面図であり、（ｂ）は本発明の第１実施形態における屋根吹き飛び防止構造の架け渡し部材を示す部分平面図である。 本発明の第１実施形態における屋根吹き飛び防止構造の屋根浮き上がり状態を示す平面図である。 本発明の第１実施形態における屋根吹き飛び防止構造の屋根浮き上がり状態を示す立断面図である。

［第１実施形態］
以下、図面を参照しながら、第１実施形態の屋根吹き飛び防止構造について説明する。

図１〜図３に示されるように、本実施形態における屋根吹き飛び防止構造は、一例として、地盤９０の上に、鉄筋コンクリート製の壁体２１、２２、２３と、鉄筋コンクリート製の床版２５で構築された建物２０に適用される。
なお、図２は、図１に示したＡ−Ａ’で示される立断面図であり、図３は、図１に示したＢ−Ｂ’で示される立断面図である。

（建物）
図２及び図３に示すように、建物２０は、ガス供給設備１０を格納する格納庫として使用される。
床版２５からは、壁体２２が対向して立ち上げられている。この壁体２２の間には、壁体２２より高さの低い壁体２１が設けられ、さらに、壁体２１と対向して、壁体２１より高さの低い壁体２３が設けられている。
これらの壁体２１、２２、２３により、床版２５の上にガス供給設備１０を格納する部屋１５が構成されると共に、建物２０の上部には矩形状の上部開口２６が形成される。
壁体２１、２３の上部には、上部開口２６を覆う屋根３０が架け渡されている。屋根３０は、壁体２３側へ傾斜しており、壁体２３の外側へ雨水を流すようになっている。
なお、本実施形態において、壁体２１は壁体２２よりも高さが低く構成されているが、壁体２１と壁体２２は同じ高さで構成してもよい。この場合、屋根３０は、壁体２１の側面から壁体２３の上部に架け渡される。
壁体２１には、開口部２７が形成され、建物２０内の部屋１５への出入り口となっている。なお、開口部２７は、防爆扉で閉じられており、ガス供給設備１０から漏れたガスが爆発したときに、爆圧が開口部２７から建物２０の外側へ放出しない構成である。
また、壁体２１、２２、２３と、床版２５は、ガスが爆発したときの爆圧に耐えうる剛性とされている。

（屋根）
図１に示すように、屋根３０は、屋根板材としての鋼製折板３１を、壁体２１、２３の上部に複数枚架け渡し、隙間なく幅方向Ｗに並べて構成されており、上部開口２６を覆っている。
なお、幅方向Ｗは建物２０の長手方向を示し、図１、２において矢印Ｗで示している。
また、屋根３０が上部開口２６を「覆っている」とは、屋根３０が上部開口２６の上部を完全に被覆している状態や、屋根３０と壁体２２との間に僅かに隙間が空いている状態も含む。

図３及び図４（ａ）に示すように、鋼製折板３１は、幅方向Ｗに波型のリブが連続して構成されており、鋼製折板３１の下側には、屋根受け部材７０（アングル）が壁体２１、２３にボルト７２で固定されている。
なお、図１、図２においては、鋼製折板３１の波型形状を省略している。
屋根受け部材７０には、鋼製折板３１にボルト接合された幅方向Ｗへ延出するタイトフレーム７４が溶接されている。
屋根受け部材７０とタイトフレーム７４との溶接部分は、所定の圧力で破断するように強度が調節されており、ガスが爆発したときには、爆圧によって壁体２１、２２、２３が破壊する前に、溶接部分が破断して鋼製折板３１を浮き上がらせる。

（架け渡し部材）
架け渡し部材は、複数本のワイヤ４６（鋼製の撚り紐）をターンバックル４５で連結した連結ワイヤ４０として構成されている。
連結ワイヤ４０は、屋根３０の上面から離間して、壁体２２の間に幅方向Ｗに沿って２本架け渡されている。また、２本の連結ワイヤ４０は、屋根３０の奥行き方向Ｄの中心線Ｍの両側に架け渡されている。
なお、奥行き方向Ｄは建物２０の短手方向を示し、図１、３において矢印Ｄで示している。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、連結ワイヤ４０を構成する終端のワイヤ４６の一方の端部は、折り返して円環状に形成され、クランプ４３で加締めて引掛部４１が形成されている。
クランプ４３は、金属製（例えばアルミ合金）の円筒状部材であり、圧縮設備を用いてワイヤ４６を加締めている。

また、ワイヤ４６同士が連結される部分は、折り返して円環状に形成され、クリップ４４で加締めてジョイント部４２が形成されている。
クリップ４４は、金属製（例えばステンレス鍛造品）の留め具であり、ワイヤ４６の重ね合わせ部分を、一定間隔を置いて複数箇所加締めている。
ジョイント部４２は、ターンバックル４５の係止孔４５ａに係合されており、複数のワイヤ４６が、ターンバックル４５を介して連結され、連結ワイヤ４０となっている。

（支持部材）
図１〜図３に示すように、支持部材５０は、鋼製折板３１のリブ頂面３１ａにボルト接合された台座５１を備えている。台座５１の上部には、連結ワイヤ４０を支持する支持部５２が設けられている。支持部５２はアングルとされ、奥行き方向Ｄに沿って設置されている。
支持部材５０は幅方向Ｗの中央部に配置されており、支持部５２は、上面に連結ワイヤ４０が載置されて、連結ワイヤ４０の荷重の一部を支持している。

（固定具）
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、固定具６０は、壁体２２に固定された固定部材６１と、固定部材６１に挿入するかんぬき部材６２で構成されている。
固定部材６１の、ベースプレート６１ｄは壁体２２の外側面にボルト６１ｆで固定されている。ベースプレート６１ｄには２枚の平板６１ｂと、底板６１ｃが溶接されている。
ベースプレート６１ｄには、貫通孔６１ｅが形成され、壁体２２を貫通する貫通孔２２ａと連通している。
平板６１ｂには、それぞれ貫通孔６１ａが設けられている。
かんぬき部材６２は、貫通孔６１ａよりも小径とされた外径を有する棒鋼で、平板６１ｂの上方から、貫通孔６１ａを貫通して落とし込み、底板６１ｃの上に載置することができる。

（ガス供給設備）
ガス供給設備１０は、本実施形態においては、圧縮水素を貯蔵するタンクである。なお、ガス供給設備とは、爆発（爆轟や爆燃）する可能性のあるガスを内在するタンク、配管、バルブ及び容器並びにこれらを２つ以上組み合わせたものを含む。

（施工方法）
次に、図４（ａ）、（ｂ）を参照しながら、連結ワイヤ４０の施工方法について説明する。
連結ワイヤ４０を構成するワイヤ４６の一方の端部には、施工に先立って、予めクランプ４３で加締められた引掛部４１が形成されている。

まず、ワイヤ４６の、引掛部４１が形成されていない端部を、固定部材６１の平板６１ｂの貫通孔６１ａから、壁体２２の貫通孔２２ａに通す。

次に、壁体２２の内側面側からワイヤ４６を引っ張って、円環状の引掛部４１と、貫通孔６１ａとを重ねあわせる。

次に、貫通孔６１ａ、引掛部４１にかんぬき部材６２を落とし込む。これにより、かんぬき部材６２に引掛部４１が係合し、引掛部４１の水平方向、及び上下方向の移動が拘束される。

次に、ワイヤ４６の引掛部４１が形成されていない端部をターンバックル４５の係止孔４５ａに通したあと、折り返して円環状にし、重ね合わせた部分をクリップ４４で加締めてジョイント部４２を形成する。

ワイヤ４６が３本以上ある場合は、それぞれのワイヤ４６を連結する部分にジョイント部４２を形成し、ターンバックル４５で連結する。

更に、ターンバックル４５を操作して連結ワイヤ４０に張力を与えることで、壁体２２に連結ワイヤ４０が架け渡され、施工作業が終了する。

（作用）
第１実施形態の屋根吹き飛び防止構造は、上述したように構成されており、以下その作用について説明する。

図５及び図６に示すように、第１実施形態の屋根吹き飛び防止構造によれば、ガスが何らかの原因で爆発したとき、爆風ＥＰ（図６参照）が発生する。
このとき、爆風ＥＰによる爆圧によって、壁体２１、２２、２３が破壊される前に、壁体２１、２３と鋼製折板３１とを締結する溶接部分が破断して、鋼製折板３１を浮き上がらせる。このため、壁体２１、２２、２３の破壊を抑制することができる。

連結ワイヤ４０は、屋根３０の奥行き方向Ｄの中心線Ｍの両側に架け渡されている。このため、爆圧をうけて浮き上がった鋼製折板３１を２箇所で押さえることができるため、確実に鋼製折板３１が建物２０の外側へ吹き飛ぶことを防止できる。

連結ワイヤ４０は、引掛部４１を固定具６０のかんぬき部材６２に引掛けるだけで水平方向への移動を拘束することができる。このため、施工が容易である。また、連結ワイヤ４０が何らかの原因で破損したときにも、ワイヤ単位で交換できる。

固定具６０のベースプレート６１ｄは、壁体２２の外側面にボルト６１ｆで固定されているので、連結ワイヤ４０に張力が加わったとき、固定具６０は、壁体２２の外側面へ引っ張られる。このため、ボルトが抜けることなく、連結ワイヤ４０を確実に保持することができる。

鋼製折板３１は、幅方向Ｗに波型のリブが連続して構成されているので、幅方向Ｗの剛性が弱く、奥行き方向Ｄの剛性が強い。このため、ガスが爆発したときには、幅方向Ｗに容易に変形して、図６の矢印で示すように、爆圧を建物２０の外部へ放出できる。また、奥行き方向Ｄには容易に変形しないので、確実に連結ワイヤ４０に当って、建物２０の外側へ吹き飛ぶことを防止できる。

支持部材５０の支持部５２はアングルとされ、奥行き方向Ｄに沿って設置されているので、上面に載置された連結ワイヤ４０が奥行き方向Ｄに動いても、連結ワイヤ４０が支持部５２から脱落することはない。
このため、強風時においても連結ワイヤ４０と鋼製折板３１とが接触することが抑制されるので、連結ワイヤ４０がバタつくことが防止される。また、連結ワイヤ４０と鋼製折板３１の相互の擦れによって鋼製折板３１の塗装が剥がれて屋根３０の耐久性に影響を与えることを抑制できる。

また、例えば台風時など、開口部２７から建物２０の内部に強風が吹き込んだときには、部屋１５側から、鋼製折板３１に吹き上げ力が作用する。このとき、支持部材５０が連結ワイヤ４０を下から押し上げようとするが、連結ワイヤ４０が突っ張ることにより、鋼製折板３１が浮き上がることが抑制される。
このため、本実施形態の屋根吹き飛び防止構造は、強風時の屋根の吹き上げ対策としても有効である。

［他の実施形態］
本発明の実施形態は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

例えば、屋根３０は、鋼製折板の鋼製折板３１を幅方向Ｗに並べて構成されているものとしたがこれに限られない。
例えば、鋼製折板３１はプレキャストコンクリート製の板等であってもよい。また、屋根全体が、ＲＣ造等により一体的に形成されたものであってもよい。このような場合でも、ガスが何らかの原因で爆発したときには、屋根３０が浮き上がろうとするが、連結ワイヤ４０によって、屋根３０が建物２０の周囲へ脱落することを抑制することができる。

また、連結ワイヤ４０は、壁体２２に架け渡されているものとしたがこれに限られない。例えば、壁体２２の外側に支柱を立て、支柱間に架け渡すものとしてもよい。この場合、壁体２２の上端を屋根３０よりも高くする必要がないので、壁体２２の上端を屋根３０で覆う構造とすることができる。これにより、建物２０の雨仕舞が良くなる。

あるいは、建物２０の内部を仕切る仕切壁（界壁）で屋根３０を区画して、仕切壁と壁体２２との間や、仕切壁同士の間に連結ワイヤ４０を架け渡してもよい。この場合、仕切壁を防爆壁として機能させることができるので、ガス供給設備１０の上方にある屋根３０のみを損傷させることができる。また、連結ワイヤ４０の固定スパンが短くなるので、連結ワイヤ４０が吹き飛びを防止する鋼製折板３１の数が少なくなり、連結ワイヤ４０が損傷しにくくなる。

また、連結ワイヤ４０の端部は、円環状に形成してクランプ４３で加締めた引掛部４１とされていたがこれに限られない。
例えばジョイント部４２と同様、クリップ４４で加締めてもよいし、連結ワイヤ４０自体を円環状に形成せず、円環状の端子を接続してもよい。クリップ４４で加締めるものとすれば現場で加工することができるので、資材管理が容易である。円環状の端子を接続するものとすれば円環部分の直径を一定にすることができるので、品質管理が容易である。

また、連結ワイヤ４０は、２本架け渡されているものとしたがこれに限られない。
例えば鋼製折板３１が軽い素材であったり、想定される爆発の規模が小さい時は１本でもよいし、逆に、鋼製折板３１が重い素材であったり、想定される爆発の規模が大きい時は、３本以上であってもよい。

また、連結ワイヤ４０は、幅方向Ｗに沿って架け渡されているものとしたがこれに限られない。

例えば、連結ワイヤ４０を屋根３０の上に斜めに架け渡してもよいし、格子状に架け渡してもよい。
連結ワイヤ４０を屋根３０の上に斜めに架け渡せば、鋼製折板３１を幅方向Ｗ、奥行き方向Ｄのいずれの方向に並べても、鋼製折板３１が浮き上がった際には、連結ワイヤ４０に当る。したがって、鋼製折板３１を並べる方向に関わらず、鋼製折板３１が建物の外側へ吹き飛ぶことを抑制できる。また、連結ワイヤ４０を格子状に架け渡せば、鋼製折板３１が建物２０の外側へ吹き飛ぶことを抑制する効果を、さらに高めることができる。

また、架け渡し部材は連結ワイヤ４０で形成されているものとしたがこれに限られない。
例えばＰＣ鋼棒などの線状部材や、アングルやチャンネルなどの型鋼を用いて、強度を大きくしてもよい。強度を大きくすることで、大きな爆発の爆圧にも耐えることができる。あるいは、架け渡し部材の本数を少なくすることができる。
また、架け渡し部材の強度が大きくなると剛性が高まるので、架け渡し部材が自重によって垂れたり撓んだりすることを抑制できる。しがたって、強風時のバタつきを抑える効果を高めることもできる。
この場合、架け渡し部材は、ボルト接合や溶接などによって、壁体２２に設置したアンカー部材等に固定すればよい。

また、支持部材５０は、台座５１が鋼製折板３１の上面に固定され、支持部５２に連結ワイヤ４０が載置されているものとしたがこれに限られない。
例えば、台座５１を建物２０の内部に設けられた仕切壁の上面に固定して、鋼製折板３１の上面から突出させた支持部５２に、連結ワイヤ４０の上下方向の移動を拘束して支持するものとしてもよい。
このように構成すれば、支持部材５０が鋼製折板３１ではなく建物２０の躯体に固定されるので、支持部材５０の固定強度を高めることができる。また、支持部材５０が鋼製折板３１と一緒に吹き上げられることがないので、強風時の吹き上げ防止の効果を高めることができる。この場合、支持部５２を、アングルではなく有孔のプレートで形成し、プレートの孔に連結ワイヤ４０を貫通させるものとすればよい。

１０ ガス供給設備
２０ 建物
２１、２２、２３ 壁体
２６ 上部開口
３０ 屋根
３１ 鋼製折板（屋根板材）
４０ 連結ワイヤ（架け渡し部材）
５０ 支持部材

Claims (2)

1. 屋根板材を幅方向に並べて構成され、ガス供給設備を貯蔵する建物の上部開口を覆う屋根と、
   前記屋根の上面から離して前記建物の上部に前記幅方向へ架け渡された架け渡し部材と、
   を有する屋根吹き飛び防止構造。
2. ガス供給設備を貯蔵する建物の上部開口を覆う屋根と、
   前記屋根の上面から離して前記建物の上部へ架け渡された架け渡し部材と、
   を有し、
   前記屋根の上面には、前記架け渡し部材を支持する支持部材の支持部が位置している、
   屋根吹き飛び防止構造。

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